地鐵淺埋暗挖隧道雙側壁導坑法施工技術【摘要】詳細介紹了深圳地鐵地下區間隧道雙側壁導坑法施工技術，通過此次工程施工實踐，對以后大跨度隧道尤其是城市地鐵大跨度隧道和軟弱圍巖的洞口施工有很好的借鑒作用?！娟P鍵詞】地鐵淺埋暗挖隧道雙側壁導坑法施工技術1 前言 深圳地鐵線路大部分為地下淺埋。淺埋的區間隧道，部分采用盾構法施工；部分采用礦山法暗挖，礦山法施工運用"新奧法"基本原理，采用錨噴初期支護，充分利用圍巖的自承能力，以保證隧道的施工安全。地鐵淺埋暗挖隧道雙側壁導坑法施工為礦山法中的一種施工方法，在城市中采用此種施工方法，在保證施工地表不陷、不坍的前提下，做到不擾民，維護了市容和街面上正常的交通秩序。2 雙側壁導坑法施工特點及適用范圍2.1 特點 （1）地鐵淺埋隧道采用雙側壁導坑法施工，很好的解決了大斷面隧道開挖的安全性問題，且結構簡單，安全可靠，拆裝方便、靈活，經濟效益顯著。 （2）該法是在借鑒新奧法的某些理論基礎上，在深圳地鐵工程施工中總結出來的一整套完善的地鐵隧道修建理論和操作方法。與新奧法的不同之處在于，它是適合于城市地區松散土介質圍巖條件下，隧道埋深小于或等于隧道直徑，以很小的地表沉降修筑隧道的技術方法。它的突出優勢在于不影響城市交通，無污染、無噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。2.2 適用范圍 （1）它是適合于城市地區松散土介質圍巖條件下的淺埋隧道，以很小的地表沉降修筑隧道的技術方法。它的突出優勢在于不影響城市交通，無污染、無噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。 （2）適用于V-VI級圍巖地層，開挖斷面在40～120m2的隧道。 （3）由于該施工方法在有水條件的地層中可廣泛運用，加之國內豐富的勞動力資源，在北京、廣州、深圳、南京等地的地鐵區間隧道修建中得到推廣，已成功建成許多各具特點的地鐵區間隧道，而且在大跨度車站的修筑中也有有相當的應用。此外，該方法也廣泛應用于淺埋地下車庫、過街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。這項技術的采用，結束了我國城市修建地鐵大開挖的歷史，開創了我國在大城市松軟地層內修建地鐵的新途徑，同時標志著我國地鐵建設已達到國際水平。3 雙側壁導坑法施工工藝原理 地鐵隧道淺埋暗挖雙側壁導坑法施工是一項邊開挖邊澆注的施工技術。其原理是：就是把整個隧道大斷面分成左右上下6個小斷面施工,每一小斷面單獨掘進，最后形成一個大的隧道,且利用土層在開挖過程中短時間的自穩能力，采用網狀支護形式，使圍巖或土層表面形成密貼型薄壁支護結構，且用中隔壁及中隔板承擔部分受力。該方法主要適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地質。由于淺埋暗挖雙側壁導坑法省去了許多明挖法施工需要的報批、拆遷、掘路等程序，現在深圳地鐵被施工單位普遍采納。4 雙側壁導坑施工方法 側導洞分上下兩個臺階，上臺階土方采用人工風鎬開挖土方，并直接翻入下臺階，采用翻斗車外運至垂直提升處，桁架電動葫蘆垂直提升。開挖臺階長度2～3m，初期支護分別進行，兩側洞均設臨時鋼架橫撐，做到步步封閉成環。兩洞之間的中間部分開挖作業方式同側洞，并及時架設拱部和臨時橫撐及仰拱的拱架，使之與兩側洞及時聯接成環。二次襯砌采用輸送泵澆筑，先施作隧底仰拱，使其緊跟中部下臺階土體的開挖掌子面；然后施作兩側仰拱，再做兩側拱墻部份，最后施作中部拱圈。二次襯砌仰拱采用自制仰拱底模，邊墻與拱圈采用襯砌臺架安裝鋼模，混凝土泵泵送。該段施工過程中，適時進行初支背后注漿，以控制地表沉降。在施工過程中，加強監控量測，實行信息化施工，并根據監測情況，及時拆除臨時格柵支撐，施作該段二次襯砌。施工時兩側導坑錯開施工，一側（如3部）的側導坑落后于另一側導坑（如1部）3～5m，中間土體部分（如5部）開挖初期支護落后最前面側導坑開挖面6～10m。隧道施工工法和工序間隔見下圖1所示。
4.1 兩側導坑上部開挖及支護 （1）上部開挖。超前小導管預注漿對地層進行加固后，采用人工開挖直接開挖翻碴至下臺階，用翻斗車轉運至提升架處，采用電動葫蘆垂直起吊外運。每一開挖循環進尺為0.5m，由測量人員控制中線水平，施工時保證不欠挖，控制超挖。開挖輪廓線盡可能圓順，以減小應力集中，另一側上部開挖落后3～5m。 （2）上部斷面初期支護。a、初噴：砂層段，在開挖后立即進行，以便盡早封閉拱頂暴露面，噴射混凝土厚4～5cm。粘土層段視開挖后圍巖的穩定情況而定。b、格柵鋼架：格柵鋼架制作符合設計規范，滿足施工要求；安設時清除浮土，拱腳夯實或設置墊板，鋼格柵縱向間距按設計要求每榀0.5m，縱向設φ22連接筋，其環向間距為1m，交錯布置。c、掛網：單層鋪設，采用Φ8鋼筋，網格15×15cm，作成1.5m×0.7m的網片，鋪設在格柵鋼架的背后位置，密貼圍巖，并與格柵鋼架連接牢固。d、噴射混凝土：采用TK-961型濕噴機噴護，砂層段第一次噴射厚度3～5cm，架立好格柵鋼架后，從鋼架腹部打入下一循環的超前管棚，封好管口，復噴至設計厚度。e、鎖腳錨管：在拱腳處打設兩根Φ42錨管，其尾部與格柵鋼架焊接牢固。噴砼時注意保護好管口，噴砼結束后，及時壓漿。 （3）超前小導管作業。鉆孔：超前小導管采用風鉆直接頂入，壓漿前用高壓風清孔。超前小導管選用普通φ42×4mm鋼管加工而成，頂部切削成尖靴，尾部焊接墊圈，長度為2.5m或3。超前小導管按設計范圍沿拱部周邊輪廓線設置，超前小導管從鋼架腹部空間穿過，外插角在20°左右，尾部與鋼架焊連接成一體。注漿：為保證注漿質量，注漿前孔口處噴20cm混凝土封堵。采用高壓注漿泵注水泥、水玻璃漿液，壓力控制在0.3～0.5Mpa，漿液配合比視地質情況及現場試驗確定，保證漿液擴散互相咬接，以提高圍巖的穩定性。4.2 兩側下部開挖及支護 兩側下部開挖每循環進尺1.0m，下部落后上部3m。反坡開挖時，在掌子面設集水坑抽排水，集水坑內抽至豎井集水井后排出洞外。永久與臨時初期支護同時施作，并及時封閉環狀。其余與上部同。兩側下部施工工藝流程為：一側側洞下部開挖落后,另一側側洞下部開挖5m→兩側下部開挖（含兩側仰拱）、每循環進尺1.0m→初噴混凝土4～5cm（包括隧底及中間土體側面）→安鋼架、掛鋼筋網、焊聯接筋（包括中間臨時鋼架等）→二次復噴混凝土達設計厚度→進入下一循環。4.3 中間上部開挖及支護 待兩側洞初支作好一定時間后，開挖中間土體，落后一側側洞開挖初支3～5m。中間上部施工工藝流程圖：施作超前小導管預注漿加固→開挖土石方→初噴混凝土4～5cm→安設鋼格柵，焊縱向聯接筋→鋼架之間安設鋼筋網→復噴混凝土達設計厚度→進入下一循環。4.4 中間下部開挖及支護 檢查中隔板、中隔壁支撐，分析各部開挖支護后的變形收斂情況，處于基本穩定后，開挖中間下部土體，下部開挖落后上部30～50m。施工工藝流程圖為：中間下部土體開挖→中間底部鋼格柵和鋼筋網的安裝→噴混凝土封閉底部仰拱→下一循環。5 結語 采用雙側壁導坑法施工,將大斷面隧道開挖分成6個小斷面開挖；將大斷面隧道襯砌分成幾部分襯砌。施工中做到“短進尺、早支護、勤量測、速反饋”，保證了結構安全，成功解決了深圳地鐵會市區間地鐵隧道的工期緊張、工藝復雜、互相干擾大、地表沉降控制等難題。施工中量測信息的反饋對循環進尺、支護形式及二次襯砌均有很強的指導作用。對以后大跨度隧道尤其是城市地鐵大跨度隧道和軟弱圍巖的洞口施工有很好的借鑒作用。
4.1 兩側導坑上部開挖及支護 （1）上部開挖。超前小導管預注漿對地層進行加固后，采用人工開挖直接開挖翻碴至下臺階，用翻斗車轉運至提升架處，采用電動葫蘆垂直起吊外運。每一開挖循環進尺為0.5m，由測量人員控制中線水平，施工時保證不欠挖，控制超挖。開挖輪廓線盡可能圓順，以減小應力集中，另一側上部開挖落后3～5m。 （2）上部斷面初期支護。a、初噴：砂層段，在開挖后立即進行，以便盡早封閉拱頂暴露面，噴射混凝土厚4～5cm。粘土層段視開挖后圍巖的穩定情況而定。b、格柵鋼架：格柵鋼架制作符合設計規范，滿足施工要求；安設時清除浮土，拱腳夯實或設置墊板，鋼格柵縱向間距按設計要求每榀0.5m，縱向設φ22連接筋，其環向間距為1m，交錯布置。c、掛網：單層鋪設，采用Φ8鋼筋，網格15×15cm，作成1.5m×0.7m的網片，鋪設在格柵鋼架的背后位置，密貼圍巖，并與格柵鋼架連接牢固。d、噴射混凝土：采用TK-961型濕噴機噴護，砂層段第一次噴射厚度3～5cm，架立好格柵鋼架后，從鋼架腹部打入下一循環的超前管棚，封好管口，復噴至設計厚度。e、鎖腳錨管：在拱腳處打設兩根Φ42錨管，其尾部與格柵鋼架焊接牢固。噴砼時注意保護好管口，噴砼結束后，及時壓漿。 （3）超前小導管作業。鉆孔：超前小導管采用風鉆直接頂入，壓漿前用高壓風清孔。超前小導管選用普通φ42×4mm鋼管加工而成，頂部切削成尖靴，尾部焊接墊圈，長度為2.5m或3。超前小導管按設計范圍沿拱部周邊輪廓線設置，超前小導管從鋼架腹部空間穿過，外插角在20°左右，尾部與鋼架焊連接成一體。注漿：為保證注漿質量，注漿前孔口處噴20cm混凝土封堵。采用高壓注漿泵注水泥、水玻璃漿液，壓力控制在0.3～0.5Mpa，漿液配合比視地質情況及現場試驗確定，保證漿液擴散互相咬接，以提高圍巖的穩定性。4.2 兩側下部開挖及支護 兩側下部開挖每循環進尺1.0m，下部落后上部3m。反坡開挖時，在掌子面設集水坑抽排水，集水坑內抽至豎井集水井后排出洞外。永久與臨時初期支護同時施作，并及時封閉環狀。其余與上部同。兩側下部施工工藝流程為：一側側洞下部開挖落后,另一側側洞下部開挖5m→兩側下部開挖（含兩側仰拱）、每循環進尺1.0m→初噴混凝土4～5cm（包括隧底及中間土體側面）→安鋼架、掛鋼筋網、焊聯接筋（包括中間臨時鋼架等）→二次復噴混凝土達設計厚度→進入下一循環。4.3 中間上部開挖及支護 待兩側洞初支作好一定時間后，開挖中間土體，落后一側側洞開挖初支3～5m。中間上部施工工藝流程圖：施作超前小導管預注漿加固→開挖土石方→初噴混凝土4～5cm→安設鋼格柵，焊縱向聯接筋→鋼架之間安設鋼筋網→復噴混凝土達設計厚度→進入下一循環。4.4 中間下部開挖及支護 檢查中隔板、中隔壁支撐，分析各部開挖支護后的變形收斂情況，處于基本穩定后，開挖中間下部土體，下部開挖落后上部30～50m。施工工藝流程圖為：中間下部土體開挖→中間底部鋼格柵和鋼筋網的安裝→噴混凝土封閉底部仰拱→下一循環。5 結語 采用雙側壁導坑法施工,將大斷面隧道開挖分成6個小斷面開挖；將大斷面隧道襯砌分成幾部分襯砌。施工中做到“短進尺、早支護、勤量測、速反饋”，保證了結構安全，成功解決了深圳地鐵會市區間地鐵隧道的工期緊張、工藝復雜、互相干擾大、地表沉降控制等難題。施工中量測信息的反饋對循環進尺、支護形式及二次襯砌均有很強的指導作用。對以后大跨度隧道尤其是城市地鐵大跨度隧道和軟弱圍巖的洞口施工有很好的借鑒作用。
